Upload
others
View
13
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Azmi M. Anshori, Orline Shafira, Analisa Daya Dukung.....| II - 1
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Penyelidikan Tanah
Penyelidikan tanah atau soil investigation memiliki andil yang besar dalam
perencanaan struktur suatu bangunan. Pengujian ini dilaksanakan untuk
mendapatkan gambaran keadaan lapisan tanah di bawah permukaan pada
lokasi yang akan direncanakan membangun sebuah proyek konstruksi. Selain
itu tujuan penyelidikan tanah ini antara lain untuk menentukan kapasitas
dukung tanah menurut tipe pondasi yang dipilih, menentukan tipe dan
kedalaman pondasi, untuk memprediksi besarnya penurunan dan lain
sebagainya.
Penyelidikan tanah dilaksanakan dengan beberapa cara dibagi berdasarkan
lokasi pengujian tersebut dilaksanakan. Cara pengujian tanah tersebut
diantaranya adalah
a. Pengujian lapangan atau in situ test
Pengujian tanah di lapangan merupakan pengujian yang dilaksanakan
langsung di lapangan dan sekaligus mendapatkan hasil bacaan dari alat
yang digunakan untuk kemudian diolah menjadi suatu output parameter
tanah. Jenis pengujian tanah lapangan ini diantaranya adalah uji penetrasi
standar (SPT), uji kerucut statis (Sondir), uji CBR, dan uji Vane Shear.
Dalam laporan Tugas Akhir ini kami akan mengerucutkan pengujian yang
akan digunakan adalah pengujian Sondir dan SPT saja.
Pengujian sondir dimaksudkan untuk mengetahui perlawanan penetrasi
konus dan hambatan lekat tanah yang merupakan indikasi dari kekuatan
tanahnya, dan juga dapat menentukan dalamnya berbagai lapisan yang
berbeda. Perlawanan penetrasi konus adalah perlawanan tanah terhadap
ujung konus yang dinyatakan dalam gaya persatuan luas. Hambatan lekat
adalah perlawanan geser tanah terhadap selubung bikonus dalam gaya
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Azmi M. Anshori, Orline Shafira, Analisa Daya Dukung.....| II - 2
persatuan panjang. Untuk lebih jelasnya contoh alat sondir dapat dilihat
pada gambar berikut.
Gambar 2.1. Contoh Alat Sondir Sumber : Modul Praktik Lab Uji Tanah Polban
Hasil sondir digambarkan dalam bentuk grafik yang menyatakan
hubungan antara kedalaman setiap lapisan tanah dengan besarnya nilai
sondir yaitu perlawanan penetrasi konus (SNI 03-2827-2008). Dari hasil
percobaan diperoleh beberapa parameter perlawanan penetrasi lapisan
tanah di lapangan yaitu perlawanan konus (qc), perlawanan geser (Lf),
angka banding geser (fr), dan geseran total tanah (Tf) (SNI 03-2827-2008).
Berikut merupakan contoh grafik sondir yang dilaksanakan pada proyek
pembangunan Apartemen Rakyat (APRA) Tahap II.
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Azmi M. Anshori, Orline Shafira, Analisa Daya Dukung.....| II - 3
Gambar 2.2. Contoh Garfik Hasil Sondir Sumber : Data Proyek Apartemen APRA tahap II
Selain pengujian sondir, pengujian yang dilakukan adalah pengujian
SPT, SPT adalah pengujian kekuatan tanah terhadap penetrasi sebuah
tabung belah baja (split spoon sampler) di dalam lobang bor yang dipukul
dengan sebuah Hammer seberat 140 lb (63.5 kg) yang dijatuhkan bebas
pada ketinggian 30β (762 mm). Jumlah pukulan (nilai N) yang diperlukan
untuk memukul tabung belah hingga diperoleh penetrasi 12 β (304.8 mm)
dari dasar lobang disebut perlawanan penetrasi SPT atau nilai NSPT.
(materi kuliah tanah dasar pendukung pondasi).
b. Pengujian Tanah di Laboratorium
Pengujian tanah di laboratorium ini dapat dilaksanakan apabila ada
sampel tanah yang diambil dari pengujian tanah di lapangan, biasanya
tanah yang dijadikan sampel ini diambil dalam setiap interval kedalaman,
tanah yang diambil mengunakan sebuah tabung sampel pada saat
melaksanakan pengeboran. Selanjutnya keadaan tanah dijaga agar tetap
tidak berubah dari keadaan asalnya atau tidak terganggu untuk selanjutnya
dilakukan pengujian di laboratorium. Pengujian yang dilakukan akan
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Azmi M. Anshori, Orline Shafira, Analisa Daya Dukung.....| II - 4
menghasilkan parameter tanah yang nantinya akan berguna untuk
perhitungan daya dukung tanah tersebut.
2.2 Beban Struktur Atas
Pada suatu bangunan terdapat beberapa beban yang berpengaruh pada
struktur bangunan, beban-beban tersebut adalah adalah beban yang bekerja
secara vertikal atau biasa disebut dengan beban gravitasi, serta beban lateral
atau beban horizontal. Beban gravitasi terdiri dari beban mati, beban hidup,
dan beban lainnya yang bekerja dalam arah vertikal. Sedangkan beban
lateral terdiri dari beban gempa, beban angin, dan beban lainnya yang
bekerja dalam arah lateral. Berikut merupakan gambar potongan struktur
atas proyek pembangunan Apartemen Rakyat (APRA) Tahap II.
Gambar 2.3. Tampak Depan Proyek Sumber : Data Proyek Apartemen APRA tahap II
Menurut SNI 1727-2013, Beban mati adalah berat seluruh bahan
konstruksi bangunan gedung yang terpasang, termasuk dinding, lantai,
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Azmi M. Anshori, Orline Shafira, Analisa Daya Dukung.....| II - 5
atap, plafon, tangga, dinding partisi tetap, finishing, clading gedung dan
komponen arsitektural dan struktural lainnya serta peralatan layan
terpasang lain termasuk berat keran.
Sedangkan beban hidup menurut SNI 1727:2013 yaitu beban yang
diakibatkan oleh pengguna dan penghuni bangunan gedung atau struktur
lain yang tidak termasuk beban konstruksi dan beban lingkungan, seperti
beban angin, beban hujan, beban gempa, beban banjir, atau beban mati.
Semua beban dari struktur atas ini nantinya akan diteruskan kepada
pondasi hingga ke lapisan tanah keras. Perhitunagn pembebanan pada
struktur ini terdiri dari beban mati, beban hidup, dan beban gempa yang di
input ke dalam pemodelan melalui program SAP 2000. Output program ni
biasanya disajikan dalam bentuk tabel dan menampilkan hasil perhitungan
gaya - gaya yang bekerja pada struktur tersebut yang nantinya akan
digunakan dalam perhitungan analisa pondasi ini. Berikut merupakan sketsa
gaya yang bekerja pada pondasi berdasarkan hasil output SAP.
Gambar 2.4. Contoh Gaya yang Bekerja pada Pondasi
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Azmi M. Anshori, Orline Shafira, Analisa Daya Dukung.....| II - 6
2.3 Pondasi
2.3.1 Definisi Pondasi
Pondasi adalah bagian dari bangunan yang berfungsi memikul seluruh
beban yang bekerja diatasnya dan gaya-gaya lainnya serta melimpahkannya
ke lapisan tanah pendukung. Penjelasan tersebut berdasarkan buku Joseph
E. Bowles dalam buku Anlisis dan Desain Pondasi Edisi Keempat.
Pondasi berfungsi untuk meneruskan beban konstruksi ke lapisan tanah
keras pendukungnya. Pondasi tidak boleh mengalami beberapa hal yang
dapat merusak struktur diatasnya yang berakibat fatal jika tidak
teridentifikasi. Beberapa hal utama yang harus diperhatikan dalam
merencanakan pondasi diantaranya :
β’ Daya dukung pondasi atau kemampuan pondasi dalam memikul
beban harus lebih besar daripada beban yang bekerja pada pondasi
tersebut baik itu gaya aksial, lateral maupun momen.
β’ Penurunan atau Settlement yang terjadi akibat beban harus lebih
kecil daripada penurunan yang diijinkan.
2.3.2 Jenis Pondasi
Buku Analisis dan Desain Pondasi Edisi Keempat oleh Josep E. Bowles
menjelaskan bahwa bentuk pondasi bermacam-macam, bisa dipilih sesuai
dengan jenis bangunan dan tanah dimana konstruksi akan dibangun. Secara
umum, pondasi diklasifikasikan menjadi 2 yaitu :
a. Pondasi Dangkal
Pondasi dangkal adalah pondasi yang keberadaannya tidak terlalu jauh
dari permukaan tanah, yang jika dilihat dari perbandingan dimensi lebar (B)
dan kedalamannya (L), B/L β₯ 1. Pondasi dangkal terdiri dari beberapa jenis
seperti pondasi telapak (segi empat, lingkaran), pondasi menerus, pondasi
rakit (mat foundation). Berikut adalah contoh gambar pondasi dangkal.
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Azmi M. Anshori, Orline Shafira, Analisa Daya Dukung.....| II - 7
Gambar 2.5. Contoh Pondasi Dangkal
b. Pondasi Dalam
Pondasi dalam adalah pondasi yang keberadaannya jauh dari
permukaan tanah, karena letak tanah keras jauh dari permukaan selain
beban yang bekerja juga besar, secara dimensi perbandingan antara lebar
(B) dan kedalaman (L), B/L < 1. Jenis pondasi dalam bisa berupa pondasi
tiang pancang dan pondasi sumuran / bored pile.
Gambar 2.6. Contoh Pondasi Dalam
H1
H2 Lapisan 2
Lapisan 1
Muka Tanah
Df
B
Lapisan 1 H1
Tp
Muka Tanah
H2
D
l Lapisan 2
Lapisan 3 H3
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Azmi M. Anshori, Orline Shafira, Analisa Daya Dukung.....| II - 8
2.3.3 Pemilihan Jenis Pondasi
Untuk menentukan jenis pondasi, hal yang harus diperhatikan
diantaranya adalah :
2.3.3.1 Fungsi Bangunan
Fungsi bangunan saat berpengaruh terhadap pemilihan jenis
pondasi yang digunakan seperti bangunan gedung dengan
bangunan jalan atau jembatan tentu saja menggunakan pondasi
yang berbeda. Selain itu untuk gedung bertingkat dan rumah
sederhana pasti membutuhkan pondasi yang berbeda sesuai beban
yang akan dipikul oleh pondasi tersebut.
2.3.3.2 Besarnya Beban Bangunan
Semakin berat beban struktur atas yang akan dipikul oleh seuah
pondasi makan semakn besar gaya yang disalurkan pondasi ke
tanah. Oleh sebab itu maka bahan yang digunakan dan kedalaman
pondasi sangat berpengaruh dalam pemilihan jenis pondasi.
2.3.3.3 Keadaan Tanah Dimana Bangunan Tersebut Didirikan.
Untuk tanah yang letak lapisan tanahnya relatif dalam maka
harus menggunakan pondasi dalam juga, namun ada beberapa
kemungkinan tanah yang dijumpai tersebut tidak selalu sama.
Apabila tanah tersebut cendrung kepasiran, lunak ataupun mudah
terjadi keruntuhan maka tidak cocok apabila digunakan pondasi
jenis borepile dikarenakan kemungkinan untuk terjadi keruntuhan
saat pengeboran sangat besar maka sebaiknya digunakan pondasi
tiang pancang.
2.3.3.4 Ketersediaan Material
Tidak semua daerah memiliki sumber daya alam yang seragam
seperti di sebagian daerah memiliki tambang pasir dan kerikil
namun lokasinya sangat jauh dari lokasi proyek, disamping itu
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Azmi M. Anshori, Orline Shafira, Analisa Daya Dukung.....| II - 9
daerah tersebut adalah penghasil kayu yang tahan terhadap
lingkungan dan memiliki kuat tekan yang memadai, maka tidak ada
salahnya menggunakan kayu tersebut untuk alternatif lain.
2.3.3.5 Metoda Pelaksanaan
Jika di daerah perkotaan atau kawasan padat penduduk dimana
banyak terdapat bangunan sekitar lokasi proyek, pemakaian tiang
pancang akan menggangu bangunan sekitarnya baik saat
pemancangan maupun apabila saat dilakukannya moblisasi tiang
pancang dari pabrik bisa dikarenakan oleh getaran yang
dihasilkan ataupun akibat suara yang dihasilkan, oleh karena itu
ada baiknya apabila mengunakan pondasi jenis lain untuk
menghindari hal tersebut.
2.3.4 Persyaratan Pondasi Tiang
Dalam pekerjaan perencanaan suatu pondasi terdapat 2 syarat yang
harus dipenuhi, yaitu:
a. Daya dukung pondasi harus lebih besar daripada beban yang bekerja
pada pondasi tersebut.
b. Deformasi yang terjadi pada tiang baik secara lateral maupun aksial
tidak boleh melebihi deformasi maksimum sehingga tidak
menyebabkan kerusakan struktur.
2.4 Pondasi Tiang Tunggal
2.4.1 Daya Dukung Pondasi (Qu)
Dalam perhitungan daya dukung pondasi terdapat 2 komponen daya dukung
yaitu daya dukung ujung (Qe) dan daya dukung friksi (Qs). Untuk menghitung
daya dukung tersebut kita harus mengetahui klasifikasi atau jenis tanah di setiap
lapisan apakah tanah tersebut bersifat kohesif ataupun non-kohesif. Disamping itu
pemilihan rumus daya dukung yang akan digunakan harus berdasarkan data yang
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Azmi M. Anshori, Orline Shafira, Analisa Daya Dukung.....| II - 10
tersedia apakah itu data hasil pengujian di laboratorium, data hasil pengujian di
lapangan, data hasil pemancangan ataupun data kontrol pemancangan. Tahapan,
metoda serta data yang diperlukan dalam analisa daya dukung tiang dapat dilihat
pada Tabel berikut :
Tabel 2.1 Hubungan Tahapan, Metode dan Data yang diperlukan
Tahapan Metode Data yang diperlukan
Desain Statik
Salah satu dari data :
a. Tes Lab (Ο,c,Ξ³)
b. N SPT
c. Data sondir (qc dan JHP)
Pelaksanaan
(Khusus untuk
tiang pancang)
Dinamik
Data pemancangan : Berat
pemukul, Tinggi jatuh pemukul,
Jenis alat, Penurunan/pukulan
Sudah terpasang Tes beban
(Loading Test) Penurunan vs beban
Sumber: Rekayasa Pondasi II M.Shouman, Dipl. Ing. HTL, MT
Berdasarkan data yang kami peroleh dari konsultan perencana proyek
pembangunan Apartemen Rakyat (APRA) Tahap II Rancacili Bandung maka
perhitungan daya dukung ini menggunakan metoda statis berdasarkan data hasil
pengujian tanah yaitu sondir dan SPT serta data berdasarkan hasil uji laboratorium.
2.4.2 Perhitungan Berdasarkan Data SPT (Soil Penetration Test)
Perhitungan menurut data SPT dilakukan dengan menggunakan beberapa
pendapat ahli agar mendapatkan hasil daya dukung pondasi yang lebih realistis.
Adapun pendapat ahli yang kami gunakan adalah metoda perhitungan menurut
Terzaghi & Peck dan menurut Meyerhof.
2.4.2.1 Metoda Terzaghi & Peck
Menurut Terzaghi dan Peck merumuskan daya dukung tiang tunggal
sebagai berikut :
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Azmi M. Anshori, Orline Shafira, Analisa Daya Dukung.....| II - 11
Daya Dukung Ultimate ( Qu )
Qu = Qe + Qs (2.1)
Dimana :
Qu : Daya Dukung Ultimate ( ton )
Qe : Daya Dukung Ujung ( ton )
Qs : Daya Dukung Friksi ( ton )
Daya Dukung Ujung ( Qe )
Qe = Ab x pb (2.2)
Dimana :
Qe : Daya Dukung Ujung Tiang Pondasi ( ton )
Ab : Luas Dasar Ujung Tiang Pondasi (m2)
= [ π x (D/2)2 ]
D : Diameter Tiang Pondasi (m)
pb : Nilai pb tergantung jenis tanah sesuai tabel 2.2
Tabel 2.2 Hubungan nilai pb dengan jenis tanah
Jenis Tanah Nb < 15 Nb> 15
Ton/ft2 Ton/m2 Ton/ft2 Ton/m2
Pasir 4 N 40 N 60 + 2 (N-15) 600 + 20 (N-15)
Lanau 2,5 N 25 N 37,5 + 1,25 (N-15) 375 + 12.5 (N-15)
Lempung 2 N 20 N 30 + (N-15) 300 + (N-15)
Sumber: Rekayasa Pondasi II M.Shouman, Dipl. Ing. HTL, MT
Daya Dukung Friksi ( Qs )
Qs = As x 0,2 N (2.3)
Dimana :
Qs : Daya Dukung Friksi ( ton )
As : Luas Bidang Sepanjang Tiang Pondasi (m2) = [π x D x Z]
D : Diameter Tiang (m)
z : Panjang Tiang Pondasi (m)
N : Nilai SPT rata-rata Sepanjang Tiang Pondasi
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Azmi M. Anshori, Orline Shafira, Analisa Daya Dukung.....| II - 12
2.4.2.2 Metoda Meyerhof
Menurut Meyerhof daya dukung tiang tunggal dihitung dengan
persamaan sebagai berikut :
Daya Dukung Ultimate ( Qu )
Qu = 40 x Nb x Ab + 0.2 N x As (2.4)
Dimana :
Qu : Daya Dukung Maksimum (ton)
Nb : Nilai SPT Pada Ujung Tiang
N : Nilai SPT Rata-Rata Sepanjang Tiang
Ab : Luas Penampang Ujung Tiang (m2)
As : Luas Selimut Tiang (m2)
Harga batas untuk Nb adalah 40 dan harga batas untuk 0.2 N adalah 10
ton/m2
2.4.3 Perhitungan Berdasarkan Data CPT (Cone Penetration Test )
Perhitungan menurut data CPT atau data Sondir dilakukan dengan
menggunakan metoda perhitungan menurut Meyerhof dan Tomlinson.
2.4.3.1 Metoda Meyerhof
Menurut Meyerhof daya dukung tiang tunggal dihitung dengan
persamaan sebagai berikut :
Daya Dukung Ultimate (Qu)
Qu = (qc.Ab) + (JHP. O) (2.5)
Daya Dukung Ijin (Qijin)
Qijin = ππ π₯ π΄π
3 +
π½π»π π₯ π
5 (2.6)
Dimana :
Qu : Daya Dukung Ultimate ( ton )
Qijin : Daya Dukung Ijin ( ton )
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Azmi M. Anshori, Orline Shafira, Analisa Daya Dukung.....| II - 13
qc : Perlawanan Penetrasi Konus (Kg/cm2)
Ab : Luas Penampang Ujung Tiang (cm2)
JHP : Jumlah Hambatan Pelekat (Kg/cm)
O : Keliling Tiang (cm)
2.4.3.2 Menurut Tomlinson (1975)
Menurut Tomlinson daya dukung tiang tunggal dihitung dengan
persamaan sebagai berikut :
Daya Dukung Ultimate (Qu)
Qu = Qe + Qs (2.7)
Daya Dukung Ujung (Qe)
Qe = 10 . Ckd . Ab (2.8)
Dimana :
Ab : Luas Penampang Ujung Tiang (cm2)
Ckd : nilai tahanan konus qc rata-rata yang
diambil dari kedalaman d di bawah dan 3d
di atas level ujung tiang
Gambar 2.7 Penjelasan Persamaan 2.8 Sumber : Rekayasa Pondasi II M.Shouman, Dipl. Ing. HTL, MT
Daya Dukung Friksi (Qs)
Berdasarkan nilai tahanan konus qc, Tomlinson merekomendasikan daya
dukung friksi sebagai berikut:
Qs = 0,05 . qc . As tanah homogen (2.9)
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Azmi M. Anshori, Orline Shafira, Analisa Daya Dukung.....| II - 14
Qs =π
20 β ππππ
1 x li tanah belapis (2.10)
Dimana :
p : Keliling Tiang (m)
qci : Nilai qc Rata-Rata sepanjang tiang setiap lapisan (kg/cm2)
li : Panjang Tiang setiap Lapisan (m)
2.4.4 Perhitungan Berdasarkan Data Laboratorium
Dikarenakan data pengujian tanah di laboratorium hanya mencapai hingga
kedalaman 6 meter saja, maka untuk menghitung daya dukung berdasakan
hasil pengujian tanah di laboratorium digunakan data hasil konversi nilai
parameter tanah dari pengujian di lapangan. Dalam perhitungan ini
digunakan dua pendapat ahli mengenai perhitungan daya dukung pondasi
tiang yaitu menurut Meyerhof serta Terzaghi. Berikut adalah tabel konversi
parameter tanah berdasarkan data SPT
Tabel 2.3 Korelasi Nilai SPT dengan Parameter Tanah
Tanah Tidak Kohesif
N 0-10 11-30 31-50 >50
Berat isi Ξ³
(KN/m3) 12-16 14-18 16-20 18-23
Sudut Geser 25-32 28-36 30-40 >35
Keadaan Lepas Sedang Padat Sangat Padat
Tanah Kohesif
N <4 4-6 6-15 16-25 >25
Berat isi Ξ³
(kN/m3) 14-18 16-18 16-18 16-18 >20
qu (Kpa) <25 20-50 30-60 40-200 >100
Konsistensi Sangat Lunak Lunak Sedang Kenyal Keras
Sumber: Bowles, Sifat-Sifat Fisis dan Geoteknis Tanah (Mekanika Tanah), 1991.
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Azmi M. Anshori, Orline Shafira, Analisa Daya Dukung.....| II - 15
2.4.4.1 Menurut Meyerhof
Meyerhof merumuskan daya dukung tiang tunggal sebagai berikut :
Dayang Dukung Ujung (Qu)
Qe = Ap . c . Ncβ (2.11)
Dimana :
Nc : Faktor daya dukung tanah ujung
(untuk tanah berbutir halus = 9)
Ap : Luas penampang ujung tiang
c : Kohesi tanah bagian ujung pada saat kondisi UU
2.4.4.2 Menurut Terzaghi
Menurut Terzaghi merumuskan daya dukung tiang tunggal sebagai
berikut :
Daya Dukung Ujung (Qu)
Qe = Ap . qult (2.12)
qult = 1,3 c Nc + q Nq (2.13)
Dimana :
Nc : Faktor daya dukung tanah ujung
(untuk tanah berbutir halus = 9) atau dapat dilihat pada tabel
Nq : Faktor daya dukung, bila Ο = 0 maka Nq = 1 atau dapat dilihat
pada tabel
Q : Efektif overburden pressure = Ξ£(Ξ³i.Zi)
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Azmi M. Anshori, Orline Shafira, Analisa Daya Dukung.....| II - 16
Tabel 2.4 Koefisien Daya Dukung Menurut Terzaghi
Sumber: Rekayasa Pondasi II M.Shouman, Dipl. Ing. HTL, MT
Gambar 2.8 Faktor daya dukung dan kedalaman kritis Sumber : Rekayasa Pondasi II M.Shouman, Dipl. Ing. HTL, MT
Daya Dukung Friksi (Qs)
QS = O . Ξ£(ΞL . f ) (2.14)
Dimana :
O : Keliling penampang
f : Tahanan friksi
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Azmi M. Anshori, Orline Shafira, Analisa Daya Dukung.....| II - 17
Gambar 2.9 Penjelasan Persamaan 2.14
Sumber : Rekayasa Pondasi II M.Shouman, Dipl. Ing. HTL, MT
Berikut adalah beberapa metoda yang dapat digunakan dalam
menentukan nilai tahanan friksi (f) berdasarkan jenis tanahnya
Tahanan Friksi pada Tanah Berpasir
f = K . Οvβ . tanΞ΄ (2.15)
Dimana :
K : Koef. Tek. Tanah lateral
K = K0 (batas bawah)
K = 1,8 . K0 (batas atas)
Ko : Koefisien tekanan tanah lateral pada kondisi at rest
Ko = 1- Sin β
Nilai K dan Ξ΄ dapat juga ditentukan menurut tabel Tomlinson (1986)
seperti berikut
Tabel 2.5 Tabel Koefisien Daya Dukung Menurut Terzaghi
Material Tiang Ξ΄ Nilai K
Dr Rendah Dr Tinggi
Baja 20Β° 0.5 1.0
Beton 3/4 β 1.0 2.0
Kayu 2/3 β 1.5 4.0
Sumber : Manual Pondasi Tiang UNPAR
Οvβ : Tekanan tanah vertikal efektif
= Ι£β . Z (2.16)
= (Ι£sat - Ι£w) Z
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Azmi M. Anshori, Orline Shafira, Analisa Daya Dukung.....| II - 18
Ι£w =1 ton/m3 atau 9.81 kN/m3
Ξ΄ : Sudut gesek antara tiang-pasir
Tahanan Friksi pada Tanah Kohesif
Ξ±-Method: (untuk β = 0)
f = Ξ± . Cu (2.17)
dimana :
Ξ± : faktor adhesi empiris, nomogram untuk tanah NC dengan Cu < 50
kN/m2, Ξ± = 1
Gambar 2.10 Grafik Nilai Ξ± berdasarkan nilai Cu Sumber : Rekayasa Pondasi II M.Shouman, Dipl. Ing. HTL, MT
2.5 Pondasi Grup Tiang
Pondasi grup tiang dibuat apabila beban dari struktur atas yang akan diterima
oleh pondasi terlalu besar dan pondasi secara tunggal tidak mampu menahan
beban tersebut. Pondasi grup tiang dibangun dengan cara memasang beberapa
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Azmi M. Anshori, Orline Shafira, Analisa Daya Dukung.....| II - 19
tiang menjadi satu kelompok. Tiang yang berada dalam kelompok diikat bagian
atasnya dengan kepala tiang (pilecap). Kepala tiang umumnya dibuat menyentuh
permukaan tanah atau bisa juga terletak di atas permukaan tanah sebagaimana
kasus konstruksi lepas pantai. Tiang tiang dalam sebuah group harus cukup
memiliki jarak sedemikian hingga daya dukung kelompok/grup tidak kurang dari
jumlah daya dukung masing-masing tiang tunggal. Berikut merupakan contoh
konstruki grup tiang dan arah gaya yang terjadi.
Gambar 2.11 Contoh Pondasi Grup Tiang Sumber : Bahan Ajar Rekayasa Pondasi II M.Shouman, Dipl. Ing. HTL, MT
Daya dukung grup tiang sangat tergantung dari jarak antar tiang. Jarak antar
tiang dalam grup minimum adalah 2.5 D (diameter tiang). Apabila jarak tiang terlalu
dekat maka bisa di asumsikan akan terjadi pengurangan daya dukung tiang. Maka
dari itu sangat disarankan agar dalam grup tiang, masing-masing tiang memiliki
jarak tertentu. Perhitungan jumlah tiang yang diperlukan harus memperhatikan
daya dukungnya, dikarnakan daya dukung tiang kelompok bukan berati daya
dukung 1 tiang dikalikan dengan jumlah tiang.
2.5.1 Efisiensi Grup Tiang
Dalam menghitung efisiensi grup tiang, sebelumnya harus mengetahui
jumlah tiang yang akan digunakan dalam satu grup tiang, dalam kasus ini
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Azmi M. Anshori, Orline Shafira, Analisa Daya Dukung.....| II - 20
jumlah tiang disetiap grup sudah diketahui maka langsung saja jumlah tiang
(n) tersebut dikalikan dengan faktor pengali sebesar 1.2, untuk mendapatkan
nilai daya dukung grup tiang yang aman, setelah itu nilai efisien grup tiang
dapat dihitung berdasarkan rumus Converse Labbarre dari Uniform
Buillding Code AASHTO dengan persamaan sebagai berikut :
πΈπ = 1 β π(πβ1)π+(πβ1)π
90 ππ (2.18)
Dimana :
Eg : Efisiensi kelompok tiang
D : Ukuran penampang tiang (m)
π : arc tg (D/s) derajat
s : Jarak antar tiang (as ke as) (m)
n : Jumlah tiang dalam satu baris
m : Jumlah tiang dalam satu kolom
2.5.2 Daya Dukung Pondasi Grup Tiang (Qug)
Daya dukung pile grup secara keseluruhan sangat tergantung dari jarak
antar tiang. Selain itu jarak antar tiang berdasarkan fungsi tiang disarankan
untuk friction pile smin= 3 D, sedangkan untuk end bearing pile smin= 2.5
D. Daya dukung grup tiang dihitung dengan rumus :
ππ’, π = π1 π₯ π2 ( ππ + ππ ) (2.19)
Dimana :
n1 = jumlah tiang dalam arah x
n2 = jumlah tiang dalam arah y
Qe = gaya dukung pada ujung pondasi (ton)
Qs = gaya gesek pada dinding pondasi (ton)
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Azmi M. Anshori, Orline Shafira, Analisa Daya Dukung.....| II - 21
2.5.3 Distribusi Gaya Pondasi Grup Tiang
Beban yang bekerja pada pilecap selanjutnya distribusikan ke semua
tiang dalam grup, selanjutnya untuk mendapat beban pikul suatu tiang
pondasi digunakan rumus seperti berikut.
ππ =ππ’
πΒ±
βππ¦.π₯
βπ₯2 Β±βππ₯.π¦
βπ¦2 (2.20)
Dimana :
Qm : Gaya pikul suatu tiang (ton)
n : Jumlah pondasi
Mx : Momen yang bekerja terhadap sumbu x
My : Momen yang bekerja terhadap sumbu y
x : Jarak titik berat ke suatu pondasi terhadap sumbu x
y : Jarak titik berak ke suatu pondasi terhadap sumbu y
Gambar 2.12 Gaya yang Bekerja pada Pondasi Grup Sumber : Rekayasa Pondasi II M.Shouman, Dipl. Ing. HTL, MT
2.5.4 Faktor Aman
Untuk memperoleh daya ijin tiang, maka diperlukan untuk membagi
kapasitas ultimate tiang (Qu) dengan faktor keamanan tertentu. Faktor
keamanan ini perlu diberikan dengan maksud untuk memberikan keamanan
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Azmi M. Anshori, Orline Shafira, Analisa Daya Dukung.....| II - 22
terhadap ketidakpastian metode hitungan yang digunakan. Lalu, faktor
keamanan juga diperlukan untuk meyakinkan bahwa bahan tiang cukup
untuk aman dalam mendukung beban yang bekerja. Batas toleransi
penurunan tidak seragam diantara tiang-tiang juga menjadi penyebab
dibutuhkannya faktor aman.
Besarnya kuat dukung ijin (Qa) dengan memperhatikan keamanan
terhadap keruntuhan adalah nilai kapasitas ultimit (Qu) dibagi dengan faktor
aman (SF) yang sesuai. Variasi besarnya faktor aman yang telah banyak
digunakan untuk perancangan pondasi tiang pancang, dihitung dengan
persamaan (2.21)
Qijin = Qu
SF (2.21)
Dimana :
Qijin : Daya dukung ijin tiang pancang (ton)
Qu : Daya dukung ultimit tiang pancang (ton)
SF : Faktor aman
Sehubungan dengan fungsi diberikannya SF, Reese dan OβNeill (1989)
menyarankan pemilihan factor keamanan (SF) yang tersedia pada table
dibawah ini.
Tabel 2.6 Faktor keamanan yang disarankan
Klasifikasi struktur Faktor keamanan
Kontrol baik Kontrol normal Kontrol buruk Kontrol sangat buruk
Monumental 2.3 3 3.5 4
Permanen 2 2.5 2.8 3.4
Sementara 1.4 2 2.3 2.8
Sumber: Teknik Pondasi, Hardiyatmo
2.5.5 Penurunan Elastis Podasi Grup Tiang
Perhitungan Penurunan pondasi pada laporan ini dilakukan berdasarkan
pendapat Vesic (1969) dikarenakan data yang tersedia sebagai penunjang
adalah data hasil pengujian di lapangan. Perhitungan penurunan yang
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Azmi M. Anshori, Orline Shafira, Analisa Daya Dukung.....| II - 23
dilakukan adalah perhitungan penurunan elastis yang dibagi menjadi
penurunan elasti tiang tunggal dan penurunan elastis tiang grup.
2.5.5.1 Penurunan Elastis Tiang Tunggal
Se= Se1 + Se2 + Se3 (2.22)
Dimana :
Se : Penurunan total tiang (mm)
Se1 : Penurunan elastis tiang (mm)
Se2 : penurunan tiang akibat gaya yang ditahan pada ujung tiang
(mm)
Se3 :penurunan tiang akibat gaya yang disalurkan melalui
gesekan tiang dengan tanah (mm)
Se1= (Qwb+ ΖΊ x Qws)x L
Ap x Ep (2.23)
Dimana :
Qwb : Beban yang dipikul ujung tiang dibawah kondisi beban
kerja = Qe/FK (ton)
Qws : Beban yang dipikul selimut tiang (friksi) dibawah kondisi
beban kerja = Qws/FK (ton)
ΖΊ : Koefisien yang bergantung pada distribusi tahanan kulit
sepanjang tiang
L : Panjang tiang (m)
Ap : Luas penampang tiang = π π₯ π2 (m2)
Ep : Modulus tiang (beton) = 4700 x βπβ²π
fβc : Mutu beton (Mpa)
Vesic (1997) menyarankan nilai ΖΊ = 0,5 untuk distribusi gesekan
yang seragam atau parabolik sepanjang tiang dan nilai ΖΊ = 0,67 untuk
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Azmi M. Anshori, Orline Shafira, Analisa Daya Dukung.....| II - 24
distribusi dalam bentuk segitiga. Penurunan dari ujung tiang (S1)
dinyatakan dalam persamaan berikut:
Se2= Qwp x Cp
Dxqp (2.24)
Dimana :
Qwb : Beban yang dipikul oleh ujung tiang (ton)
Cp : Koefisien empiris (Lihat Tabel)
D : Diameter tiang (m)
qp : Tahanan ujung tiang =pA
Qwb
Nilai Cp menurut Vesic (1977) dapat dilihat pada table berikut :
Tabel 2.7 Nilai Cp Menurut Vesic
Jenis Tanah Tiang Pancang Tiang Bor
Pasir (Padat Hingga Lepas) 0,02 ~0,04 0,09 ~ 0,18
Lempung (Teguh Hingga Lunak) 0,02 ~ 0,03 0,03 ~ 0,06
Lanau (Padat Hingga Lepas) 0,03 ~ 0,05 0,09 ~ 0,12 Sumber: Principles of Foundation Engineering
Se3= Qws x Cs
πΏ π₯ ππ (2.25)
Dimana :
Qws = Beban yang dipikul oleh selimut tiang (ton)
Cs = Nilai konstanta empiris = pCDL 16,093,0
L = Panjang tiang (m)
Qp = Tahanan ujung tiang (ton)
2.5.5.2 Penurunan Elastik Grup Tiang
Sg(e): βπ΅π
π· x s (2.26)
Dimana :
Sg(e) : Penurunan elastis pondasi grup tiang
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Azmi M. Anshori, Orline Shafira, Analisa Daya Dukung.....| II - 25
Bg : Lebar pilecap pondasi grup
D : Diameter tiang pondasi
S : Penurunan tiang pondasi akibat beban yang bekerja
Atau apabila diketahui data hasil pengujian sondir dapat digunakan dengan
rumus pendekatan sebagai berikut :
Sg(e) = π π΅π πΌ
2 ππ (2.27)
Dimana :
qc : Nilai rata-rata cone penetration
Bg : Lebar pilecap pondasi grup
2.5.6 Penulangan Pilecap
Penulangan atau perhitngan jumlah tulangan serta jarak antar tulangan
yang digunakan dalam suatu pilecap mampu memeruskan beban ke pondasi
secara optimal sebaiknya tidak dilakukan dengan perhitungan kasar saja,
akan lebih baik perhitungan pilecap ini memperhitungkan beberapa faktor
yang membuat kerja dari pilecap tersebut dapat seoptimal mungkin. Berikut
merupakan langkah β langkah perhitungan penulangan pilecap.
2.5.6.1 Menentukan Tulangan Utama
a. Menentukan jarak bersih pada pilecap (d) dengan persamaan :
DsbCapPileTebaldx2
1 (2.28)
Dimana :
dx = Jarak bersih pada pilecap
sb = Selimut beton pada pilecap
D = Diameter tulangan
Tebal Pilecap menggunakan dimensi yang telah di perhitungkan
sebelumnya di perhitungan geser pons dan tebal efektif pilecap pada
bagian tepi tidak boleh < 300 mm
D3 TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Azmi M. Anshori, Orline Shafira, Analisa Daya Dukung.....| II - 26
b. Menentukan Ο dengan persamaan :
'588,01
2 fc
fyfy
db
Mu (2.29)
Dimana:
Mu = Momen pada pilecap arah x atau arah y
b = lebar pilecap
dx = Jarak bersih pada tebal pilecap
fy = Mutu baja yang direncanakan
fcβ = Mutu beton yang direncanakan
c. Pemeriksaan syarat rasio penulangan (Οmin < Ο < Οmax) dengan
persamaan :
fy
4,1min (2.30)
400
'85,0
600
450max
fc
fy
(2.31)
d. Menghitung luas tulangan yang digunakan :
610 dxbAst (2.32)
e. Menghitung banyaknya tulangan yang akan digunakan:
s
st
A
An (2.33)
f. Jarak antara tulangan yang digunakan dengan persamaan :
jarak = πππππ ππππ πππ
ππππ¦ππ π‘π’ππππππ (2.34)